HIR26-21C/L289/TR8 1.6mm 초소형 적외선 LED 데이터시트 - 1.6mm 사이즈, 850nm 파장

1. 제품 개요

HIR26-21C/L289/TR8는 초소형 표면 실장 장치(SMD) 적외선 발광 다이오드입니다. 이 장치는 현대적인 자동화 조립 공정과 호환되는 소형, 신뢰성 있는 적외선 광원이 필요한 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 이 장치는 물처럼 투명한 플라스틱 캡슐화와 구형 상단 렌즈를 갖춘 1.6mm 원형 패키지를 특징으로 하여 광학 출력을 최적화합니다.

이 장치의 핵심 장점은 실리콘 광검출기(포토다이오드 및 포토트랜지스터)와의 스펙트럼 정합에 있으며, 이를 통해 센싱 시스템에 매우 효율적입니다. 이 장치는 이 파장 범위에서 고성능 적외선 방출기에 표준인 GaAlAs(갈륨 알루미늄 비소) 칩 재료를 사용하여 제작되었습니다.

목표 시장은 공간이 제한되고 신뢰할 수 있는 적외선 신호 전송 또는 센싱이 필요한 소비자 가전, 산업용 센서 및 자동화 장비의 설계자 및 제조업체를 포함합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계를 벗어나는 동작은 권장되지 않습니다.

• 연속 순방향 전류 (I_F): 65 mA. 이는 주변 온도(T_a) 25°C에서 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP): 1.0 A. 이 높은 전류는 펄스 폭 ≤100μs, 듀티 사이클 ≤1%의 펄스 조건에서만 허용됩니다. 이는 짧고 고출력의 버스트를 사용하는 리모컨 응용 분야에 일반적입니다.
• 역방향 전압 (V_R): 5 V. 이 역방향 바이어스 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 동작 온도 (T_opr): -40°C ~ +85°C. 이 장치는 산업용 온도 범위로 정격되어 있습니다.
• 보관 온도 (T_stg): -40°C ~ +100°C.
• 솔더링 온도 (T_sol): 무연 리플로우 공정과 호환되며, 5초를 초과하지 않는 기간 동안 260°C입니다.
• 전력 소산 (P_d): 자유 공기 온도 25°C 이하에서 130 mW입니다. 이 정격은 전력 변환과 장치의 열 방산 능력을 모두 고려합니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 T_a=25°C에서 측정되며, 일반적인 동작 조건에서 장치의 성능을 정의합니다.

• 복사 강도 (I_e): 입체각(스테라디안)당 광 출력입니다. 순방향 전류 20mA에서 전형적인 값은 17 mW/sr(최소 10 mW/sr)입니다. 펄스 조건(100mA, ≤100μs, 듀티 ≤1%)에서 전형적인 복사 강도는 85 mW/sr로 크게 증가하여 피크 출력을 위한 펄스 동작의 이점을 강조합니다.
• 피크 파장 (λ_p): 850 nm (전형적). 이는 근적외선 스펙트럼에 속하며, 실리콘 기반 검출기에 이상적이고 940nm와 같은 짧은 파장보다 인간의 눈에 덜 보이며, 여전히 좋은 대기 투과율을 제공합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ): 30 nm (전형적). 이는 피크 파장을 중심으로 방출되는 파장의 범위를 정의합니다.
• 순방향 전압 (V_F): 20mA에서 전형적인 순방향 전압은 1.40V(범위 1.20V ~ 1.70V)입니다. 100mA의 펄스 전류에서 V_F는 전형적으로 1.60V(범위 1.40V ~ 2.20V)로 증가합니다. 이 정보는 구동 회로 설계 및 전원 공급 장치 선택에 매우 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R): 역방향 전압 5V에서 최대 10 μA로, 우수한 접합 품질을 나타냅니다.
• 시야각 (2θ_1/2): 25도 (전형적). 이는 복사 강도가 피크 값(축상)의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 25° 각도는 비교적 집중된 빔을 제공하여 지향성 센싱 또는 신호 전송에 적합합니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 장치 동작을 이해하기 위한 몇 가지 주요 그래프를 제공합니다.

3.1 순방향 전류 대 주변 온도

이 곡선은 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류의 디레이팅을 보여줍니다. 과열을 방지하기 위해 온도가 최대 동작 한계인 85°C로 상승함에 따라 전류를 선형적으로 감소시켜야 합니다. 설계자는 응용 분야의 열 환경에서 신뢰할 수 있는 동작을 보장하기 위해 이 그래프를 사용해야 합니다.

3.2 스펙트럼 분포

이 그래프는 상대 복사 강도를 파장에 대해 표시하여 850nm 피크와 약 30nm의 스펙트럼 대역폭을 시각적으로 확인시켜 줍니다. 이는 장치가 지정된 파장을 중심으로 비교적 순수한 적외선을 방출함을 보여줍니다.

3.3 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 기본 특성 곡선은 다이오드의 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 이는 동작점을 결정하고 전류 제한 회로를 설계하는 데 필수적입니다. 이 곡선은 온도에 따라 이동합니다.

3.4 복사 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 구동 전류의 함수로서 광학 출력을 설명합니다. 일반적으로 비선형 관계를 보여주며, 매우 높은 전류에서 열 및 기타 효과로 인해 효율(mA당 복사 강도)이 감소할 수 있습니다. 이 그래프는 원하는 광 출력 수준에 대한 구동 전류를 최적화하는 데 도움이 됩니다.

3.5 상대 복사 강도 대 각도 변위

이 극좌표 플롯은 LED의 시야각과 방사 패턴을 시각적으로 나타냅니다. 이는 관찰 각도가 중심축(0°)에서 멀어짐에 따라 강도가 어떻게 감소하는지 보여주며, 약 ±12.5°에서 50%로 떨어집니다(25° 전체 시야각 확인). 이는 광학 시스템 설계, 정렬 및 방출된 빛의 커버리지 영역 이해에 매우 중요합니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 패키지 치수

이 장치는 1.6mm 본체 직경을 가진 양단 SMD 패키지입니다. 데이터시트의 상세한 기계 도면은 전체 높이, 리드 간격 및 렌즈 형상을 포함한 모든 중요한 치수를 제공합니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 표준 공차 ±0.1mm의 밀리미터 단위입니다.

4.2 패드 설계 및 스텐실 권장사항

신뢰할 수 있는 솔더링을 보장하고 솔더 볼링과 같은 문제를 피하기 위해 권장 패드 레이아웃 및 스텐실 설계가 제공됩니다. 주요 권장사항은 다음과 같습니다:

• 솔더 페이스트: Sn/Ag3.0/Cu0.5 (일반적인 무연 합금).
• 스텐실 두께: 0.10mm.
• 스텐실 개구부 도면은 작은 패드에 대한 페이스트 양을 제어하도록 설계된 패턴을 보여줍니다.

중요 참고: 제안된 패드 치수는 참고용입니다. 최종 PCB 랜드 패턴은 특정 제조 공정, 열 요구 사항 및 개별 설계 요구에 따라 수정되어야 합니다.

4.3 극성 식별

캐소드는 일반적으로 패키지의 노치, 평평한 모서리 또는 베이스의 녹색 표시와 같은 시각적 표시자로 표시됩니다. 데이터시트 도면은 올바른 PCB 방향에 필수적인 캐소드 측을 명확히 식별합니다.

5. 솔더링 및 조립 가이드라인

5.1 습기 민감도 및 보관

이 장치는 습기에 민감합니다. 리플로우 중 빠른 증기 팽창으로 인한 패키지 균열("팝콘 현상")을 방지하기 위해 주의를 기울여야 합니다.

• 사용 준비가 될 때까지 방습 백을 열지 마십시오.
• 개봉 후에는 ≤30°C 및 ≤60% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오.
• 백 개봉 후 168시간(7일) 이내에 사용하십시오.
• 보관 시간을 초과하거나 건제제가 습기 침투를 나타내는 경우, 사용 전에 60 ±5°C에서 24시간 동안 부품을 베이킹하십시오.

5.2 리플로우 솔더링 공정

이 장치는 적외선 및 기상 리플로우 공정과 호환됩니다. 데이터시트에는 무연 리플로우 온도 프로파일이 제안되어 있습니다. 주요 파라미터에는 예열, 소킹, 리플로우 피크 온도(5초 이내 260°C 초과 금지) 및 냉각 속도가 포함됩니다. 부품에 대한 열 응력을 최소화하기 위해 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

5.3 핸드 솔더링 및 리워크

핸드 솔더링이 필요한 경우 극도의 주의가 필요합니다:

• 팁 온도 <350°C의 솔더링 아이언을 사용하십시오.
• 단자당 접촉 시간을 ≤3초로 제한하십시오.25W 이하 용량의 아이언을 사용하십시오.
• 열 축적을 방지하기 위해 각 단자를 솔더링하는 사이에 ≥2초의 간격을 두십시오.
• 초기 솔더링 후 수리는 권장되지 않습니다. 불가피한 경우, 솔더 접합부와 LED 자체에 대한 기계적 응력을 방지하기 위해 제거 중에 양쪽 단자를 동시에 가열하는 듀얼 헤드 솔더링 아이언을 사용하십시오. 모든 리워크 후에는 항상 장치 기능을 확인하십시오.

5.4 회로 기판 취급

가열(솔더링) 중 LED에 기계적 응력을 가하지 마십시오. 솔더링 후 회로 기판을 휘지 마십시오. 이는 부품이나 솔더 접합부에 균열을 일으킬 수 있습니다.

6. 포장 및 주문 정보

6.1 테이프 및 릴 사양

이 장치는 7인치 직경 릴에 업계 표준 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 캐리어 테이프 치수(포켓 크기, 피치 등)에 대한 상세 도면이 제공됩니다. 각 릴에는 1500개가 들어 있습니다.

6.2 라벨 사양

릴 라벨에는 추적성 및 제조를 위한 표준 정보가 포함됩니다:

• CPN (고객 부품 번호)
• P/N (제조업체 부품 번호: HIR26-21C/L289/TR8)
• QTY (수량)
• CAT (등급/빈닝)
• HUE (피크 파장)
• REF (참조)
• LOT No. (로트 번호)
• MSL-X (습기 민감도 수준)
• Made In (제조국)

7. 적용 제안

7.1 일반적인 적용 시나리오

• PCB 장착 적외선 센서: 근접 감지, 물체 감지, 로봇 공학의 라인 추적.
• 적외선 리모컨 유닛: 표준 리모컨 LED보다 더 높은 출력 전력이 필요한 응용 분야에 이상적이며, 더 긴 범위 또는 밝은 환경에서 더 나은 성능을 제공할 수 있습니다.
• 가스 계수기/미터: 유틸리티 미터 내의 광학 센싱 메커니즘에 자주 사용됩니다.
• 일반 적외선 시스템: 데이터 전송, 인코딩 또는 센싱을 위한 소형, 신뢰할 수 있는 IR 광원이 필요한 임베디드 시스템.

7.2 설계 고려사항

• 전류 제한은 필수: "주의사항"에 명시된 바와 같이, LED와 직렬로 외부 전류 제한 저항(또는 정전류 드라이버)을 반드시 사용해야 합니다. 순방향 전압에는 범위가 있으며, 공급 전압이 약간 증가하면 적절히 제한되지 않을 경우 파괴적으로 큰 전류 증가를 일으킬 수 있습니다.
• 열 관리: 전력 소산(P_d=V_F*I_F)과 온도에 따른 최대 전류 디레이팅을 고려하십시오. 특히 고주변 온도 또는 고듀티 사이클 펄스 응용 분야에서 열을 방출하기에 충분한 PCB 구리 또는 다른 수단을 확보하십시오.
• 광학 설계: 25° 시야각은 방향성을 제공합니다. 더 넓은 커버리지를 위해서는 2차 광학 장치(확산기)가 필요할 수 있습니다. 더 긴 범위를 위해서는 빔을 평행하게 만들기 위해 렌즈를 사용할 수 있습니다.
• 구동 회로: 1A에서 펄스 동작을 위해서는 트랜지스터 또는 MOSFET 스위치가 필요합니다. 드라이버가 피크 전류와 필요한 빠른 상승/하강 시간을 처리할 수 있는지 확인하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

표준 5mm 또는 3mm 스루홀 적외선 LED와 비교하여, HIR26-21C/L289/TR8는 상당한 이점을 제공합니다:

• 크기: 1.6mm SMD 패키지는 최종 제품의 소형화를 가능하게 하며 고속 픽 앤 플레이스 조립과 호환됩니다.
• 성능: 20mA에서 전형적인 17 mW/sr 복사 강도는 경쟁력이 있으며, 펄스 조건에서의 85 mW/sr은 고출력 요구 사항에 대한 핵심 기능입니다.
• 신뢰성: SMD 구조와 표준 리플로우 공정과의 호환성은 핸드 솔더링된 스루홀 부품에 비해 더 강력하고 일관된 솔더 접합부로 이어집니다.
• 규정 준수: 이 장치는 무연, RoHS 준수, REACH 준수 및 할로겐 프리(Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm)로, 글로벌 시장을 위한 엄격한 환경 규정을 충족합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

9.1 이 LED를 3.3V 또는 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?

No.전형적인 순방향 전압은 1.4V-1.6V에 불과합니다. 전류 제한 저항 없이 3.3V 또는 5V 전원에 직접 연결하면 과도한 전류로 인해 거의 확실히 LED가 파괴됩니다. 항상 옴의 법칙을 사용하여 계산된 직렬 저항을 사용하십시오: R = (V_공급- V_F) / I_F.

9.2 20mA DC 정격과 100mA 펄스 정격의 차이는 무엇인가요?

20mA 정격은연속동작을 위한 것입니다. 100mA 정격은 매우 짧은펄스(≤100μs)와 낮은 듀티 사이클(≤1%)을 위한 것입니다. 이는 LED를 짧은 순간 동안 훨씬 강하게 구동하여 평균 전력은 낮게 유지하면서 훨씬 더 밝은 플래시(85 mW/sr 대 17 mW/sr)를 생성할 수 있게 하여 과열을 방지합니다. 이는 리모컨에 완벽합니다.

9.3 25도의 "시야각"을 어떻게 해석해야 하나요?

이는 광 강도가 최대(축상) 값의 절반이 되는전체각도입니다. 이를 빛의 주요 "빔" 또는 로브의 너비로 생각하십시오. 이 각도 외부에서도 빛은 방출되지만 더 낮은 강도입니다. 25° 각도는 중간 정도로 집중되어 있습니다.

9.4 습기 민감도와 베이킹이 왜 중요한가요?

플라스틱 SMD 패키지는 공기 중의 습기를 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 이 습기는 빠르게 증기로 변하여 패키지 균열 또는 칩에서 박리("팝콘 현상")를 일으킬 수 있는 내부 압력을 생성합니다. 보관 및 베이킹 지침을 따르면 이러한 고장 모드를 방지할 수 있습니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

시나리오: 장거리 적외선 비콘 설계

설계자는 일부 주변 IR 노이즈가 있는 실내 환경에서 20미터 떨어진 센서에 의해 감지될 수 있는 소형, 배터리 구동 비콘이 필요합니다.

1. 구동 방법 선택: 감지 범위를 극대화하기 위해 설계자는 높은 85 mW/sr 펄스 복사 강도를 활용하기 위해 펄스 동작을 선택합니다.
2. 회로 설계: 마이크로컨트롤러 GPIO 핀이 N-채널 MOSFET을 제어합니다. LED는 전원 공급 장치(예: 3.3V)와 MOSFET 드레인 사이에 전류 제한 저항과 직렬로 연결됩니다. 저항 값은 100mA에 대해 계산됩니다: R = (3.3V - 1.6V) / 0.1A = 17Ω (표준 값 18Ω 사용). 마이크로컨트롤러는 1% 듀티 사이클(예: 100μs 켜짐, 9900μs 꺼짐)로 100μs 폭의 펄스를 생성합니다.
3. PCB 레이아웃: 제안된 패드 레이아웃이 시작점으로 사용됩니다. 고전류 펄스 동안 열 방산을 돕기 위해 패드 주변에 추가적인 열 릴리프 및 구리 푸어가 추가됩니다.
4. 조립: 부품들이 PCB에 배치됩니다. LED 릴은 적절히 보관되고, 조립된 보드는 권장 무연 프로파일을 사용하여 단일 리플로우 패스를 거칩니다.
5. 광학 장치 (선택 사항): 범위를 더욱 확장하기 위해, LED 위에 간단한 플라스틱 평행광 렌즈를 배치하여 빔을 좁히고, 출력 전력을 목표 거리에서 더 작은 영역에 집중시킬 수 있습니다.

이 사례는 펄스 복사 강도, 순방향 전압, 전류 정격 및 패키지 크기와 같은 주요 데이터시트 파라미터가 어떻게 실용적인 설계에 직접적으로 정보를 제공하는지 보여줍니다.

11. 동작 원리

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합에서 전계발광의 원리로 동작합니다. 순방향 전압이 인가되면, n형 물질의 전자와 p형 물질의 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때 에너지를 방출합니다. 이와 같은 GaAlAs 다이오드에서, 반도체 재료의 에너지 밴드갭은 이 방출된 에너지가 적외선 스펙트럼, 특히 약 850 나노미터의 광자에 해당하도록 설계되었습니다. 물처럼 투명한 에폭시 패키지는 렌즈 역할을 하여 방출된 빛을 지정된 방사 패턴(25° 시야각)으로 형성합니다.

12. 산업 동향 및 발전

초소형 적외선 LED 시장은 계속 발전하고 있습니다. HIR26-21C/L289/TR8와 같은 장치와 관련된 주요 동향은 다음과 같습니다:

• 증가된 통합: 더 간단한 센서 모듈을 위해 IR 방출기와 드라이버 IC 또는 심지어 광검출기를 단일 패키지로 결합하는 추세.
• 더 높은 효율: 지속적인 재료 과학 연구는 IR LED의 월플러그 효율(광 출력 / 전기 입력)을 개선하여 동일한 크기 패키지에서 더 낮은 전력 소비 또는 더 높은 출력을 목표로 합니다.
• 새로운 파장: 850nm와 940nm가 지배적이지만, 가스 감지 또는 향상된 눈 안전과 같은 특정 응용 분야를 위한 다른 IR 파장에 대한 관심이 증가하고 있습니다.
• 고급 패키징: 크기와 비용을 더욱 줄이고 열 성능을 개선하기 위한 칩 스케일 패키징(CSP) 및 웨이퍼 레벨 패키징의 개발.
• 응용 분야 확장:
  • 생체 인식 및 보안: 얼굴 인식, 홍채 스캐닝.
  • 자동차: 실내 점유 감지, 운전자 모니터링 시스템.
  • 소비자 가전: 휴대폰/태블릿용 근접 감지, 제스처 인식.
  • 산업용 IoT: 머신 비전, 상태 모니터링.

HIR26-21C/L289/TR8와 같은 장치는 소형 폼 팩터, 신뢰할 수 있는 성능 및 환경 표준 준수로 인해, 소형, 효율적인 적외선 광원이 기본 요구 사항인 이러한 확장되는 시장을 제공하기에 적합한 위치에 있습니다.